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第25卷, 第 12期搜寻:      Thursday, February 23, 2012     2008年12月
2008年12月期


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无线传感器网络获得优先研发权

不久的将来,市场上会出现数十亿款传感器,对火灾、雪崩、飓风、全国公共事业设备故障、交通、医院和其它广泛领域的各种事件提供自动监控和响应。无线传感器网络(WSN)(又称"无处不在的传感器网络")将使以上愿景成为现实。

无线传感器网络(WSN)可帮助解决本世纪各种重大问题,包括保险、安全、环保、动植物保护、卫生保健和有效食品生产等。同时,全球已安装的有线传感器占已安装传感器总量的99%;并且,未来十年内,主要鉴于各种技术挑战,WSN将占无线传感器总量不到10%。

即使按现行价格,WSN也能节约90%的成本,从而战败了各种有线替代品。许多任务往往只能够通过WSN来完成。这正是数百家研究机构竞相研究这一课题的原因,涉足该领域各个部分的供应商已总共有100多家。以无线产品取代所有或部分有线产品(不仅包括电源和控制系统),是大部分发展计划的初步目标。

WSN是连接多个细小设备的无线网状网络,这些细小设备包含无线收发器、通信协议处理器、微处理器(通常为可控制成本并包含适当固件与只读ROM,以及随机存取存储器(RAM)的专用微处理器)、板上电源(通常为电池)和至少一台用于测量从温度到湿度或运动等所有项目的传感器,和/或执行器。这些节点还具有一个用户界面,如带驱动器的显示器。

第三代无线射频识别(RFID)
WSN被称为"第三代有源无线射频识别(RFID)",包含具有更大内存(通常为1兆到数十兆)的标签(节点),以及微处理器和传感器—所有这些设备都需要消耗较传统RFID更多的电源。WSN有时包括尚不具备最佳定位性能的第二代RFID —"实时定位系统"。WSN从楼房抄表等低端应用入手—(成为若干市场参与者的首个"杀手级"应用,并保持着强劲发展势头)—,到2019年,有望迅速发展为价值17.5亿美元的市场,并逐渐成为价值逾250亿美元RFID市场中的一个重要组成部分。至少25%的预计费用与有源RFID相关,其中RFID标签具备电源。"无线传感器系统"(WSS)有望应用于更多的传感器原始无线控制和网状网络选项。如今,WSS已成为一个数十亿美元市场。

抄表WSN确立了广泛需求,成为市场新秀。有了WSN,用户可获得更多有关能耗最新可视信息,并且如今网状网络解决方案的价格经济、实惠。节点相对简单并通常在中国制造,向安装商提供的售价仅在10美元左右,仅相当于其它应用领域WSN节点平均价格的十分之一。抄表节点使用传感器的方法与我们印象中老式仪表工具的运作模式有所不同。Landis & Gyr等领先仪表制造商正抓住这一机遇扩大销量。目前,维多利亚(澳大利亚)、加州、莫斯科、新加坡和瑞典在购置抄表WSN节点上表现得最为积极;而英国与法国也日趋踊跃,法国正计划通过法律手段来刺激这方面的行动。在法国等国家,目前最受欢迎的WSN ZigBee协议可能将被打入冷宫。抄表WSN节点价格将急剧下跌。正如梅特卡夫定律(Metcalf's Law)表明的那样,网络的价值与联网用户人数的平方成正比。总有一天,一个已知系统内将整合包含多达1万亿节点的WSN—(可用作油漆粉尘或粘合剂粉尘;亦可相互混合制成混凝土和道路表面等)—但目前,最常见还是包含数千个节点的系统。实现这一目标需要开发更加理想的电池解决方案。十年前,美军开创了一种智能微尘理念,可在敌军所在地及其周围布置数万亿超微型传感器,密切监控敌军行踪和通信。但这个理想愿景距离现实还有很长的距离,Arch Rock等公司已发布了可广泛部署的WSN。

热门增长领域
目前,部分由于美国拥有更为雄厚的可用资金,因此,WSN的开发和应用由美国垄断。1998年至2005年,美国政府为各大院校提供了1亿多美元WSN研究资金。加州大学洛杉矶分校(UCLA)的嵌入式网路连接感测中心(CENS)于2002年启动WSN工作,并于五年后筹集了4000万美元资金。其它国家在这方面的投资相对较少,但韩国是唯一在全国范围内普遍推广WSN项目的国家。

IDTechEx新报告--"2009年至2019年无线传感器网络"的一个表格中罗列了141家开发商和供应商,其地理位置分布如下:

电源挑战
电池寿命短暂依然是现有节点面临的挑战。只有扩大电池容量方能提供三到十年的传统使用寿命,但仍不足以满足一些领域的永久性应用需求。通过植入环境能源发电(太阳能)和使用更加先进的"薄片"电池,能够不断减少WSN功耗和扩大电源供应。

许多设想的应用要求部署数十亿甚至数千亿节点,但最受欢迎的ZigBee协议现将节点数控制在65,000个左右;从经济角度出发,以当前的节点价格,部署超过数千个节点是不切实际的。

其它技术局限也正在解决当中。例如,当今WSN在加工、存储、带宽和电源等资源方面受到极大的限制,并容易引发或遭遇干扰。使用符合IEEE 802.15.4a新标准的超宽带,有望成为改善这一局势的有效途径。随着越来越多的传感器、电池和天线被印刷出来,印刷WSN逻辑和存储器的目标也指日可待。

请与IDTechEx联系。617-577-7890 电子邮件:p.harrop@IDTechEx.com 网址:
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